Poliuretany (PUR lub PU) to polimery powstające w wyniku addycyjnej polimeryzacji, wielofunkcyjnych izocyjanianów do amin i alkoholi.
Pianka poliuretanowa jest tworzywem sztucznym składającym się z komórek litego poliuretanu, który otacza pęcherzyki gazu, najczęściej dwutlenku węgla.
Pianki poliuretanowe otrzymuje się w procesie mieszania, a następnie spieniania i sieciowania mieszaniny Poli ( lub prepolimeru ) i di- lub tri izocyjanianów, przy współudziale wody (lub innych poroforów) i aktywatorów.
Do syntezy pianek poliureatanowych stosuje się prawie wyłącznie aromatyczne izocyjaniany.
Pianki na bazie poliestrów są sztywniejsze i mało odporne na czynniki środowiskowe, zaś pianki na bazie polieterów są bardziej elastyczne i trwalsze.
Efekt spieniania uzyskuje się na trzy sposoby:
dodawanie do układu lotnych rozpuszczalników, które parują na skutek samorzutnego ogrzewania się układu reakcji powodując powstawanie porów - aktualnie ten sposób jest w dużym stopniu zarzucony ze względu na szkodliwość dla środowiska
przepuszczanie przez reagującą mieszaninę gazów obojętnych (zwykle azotu)
dodawanie do układu reakcji wody - jest to obecnie najczęściej stosowana metoda - gdyż układy z wodą ulegają spienieniu całkowicie samorzutnie.
Trzeba przy tym zaznaczyć, że dodatek wody nie pozostaje obojętny na właściwości powstającego poliuretanu, gdyż zwiększa udział wiązań mocznikowych w reagującej masie. W piankach spienianych wodą, czynnikiem powodującym spienianie jest dwutlenek węgla, powstający w wyniku reakcji wody z grupami izocyjanianowymi
W celu przeprowadzenia ćwiczenia sporządziliśmy dwie pianki:
| Składniki | Pianka I | Pianka II |
|---|---|---|
| Poliol M | 50g | 50g |
| Regulator wielkości porów Purcat B | 0,9g | 0,9g |
| Katalizator: Dilaurynian dibutylocyny | 0,05g | 0,05g |
| Dimetylocykloheksyloamina | 0,06cm3 | 0,06cm3 |
| Porofor: Solkan | 4 cm3 | 8cm3 |
| MDI | 31 cm3 | 31 cm3 |
Do pojemnika odważyliśmy odpowiednie ilości Poliolu M, dodaliśmy do niego Purcat B, katalizator oraz dimetylocykloheksyloamine, następnie, mieszając dodaliśmy Porofor. Po dokładnym wymieszaniu substratów, wprowadziliśmy do pojemnika w odpowiednią ilość MDI. Kiedy zauważyliśmy zmianę zabarwieni a roztworu, umieściliśmy w próbkach po dwie termopary- jedną w środku pianki, zaś drugą w pobliżu ścianki pojemnika.
Wskazania termopary:
| Pianka I | Pianka II | |
|---|---|---|
| T max ścianka | 58°C | 104°C |
| Czas | 14 minut | 13 minut |
| T max środek | 59°C | 108°C |
| Czas | 12 minut | 13 minut |
Wnioski
Pianka II zawierająca większą ilość poroforu, osiągnęła wyższe temperatury, podczas procesu.
W porównaniu, do próbki pierwszej, znacznie bardziej zwiększyła swoją objętość.
Obie próbki w czasie zwiększały swoją objętość, co było spowodowane efektem spieniania.
Powierzchnia obu próbek stawała się coraz twardsza, stawiała opór naciskowi.
Sztywna pianka poliuretanowa ma niższy współczynnik oporu dyfuzyjnego pary
wodnej niż np. styropian.
Pianki poliuretanowe charakteryzują się:
łatwością stosowania i konserwacji,
dużą wytrzymałością mechaniczną, przy małym ciężarze własnym,
stabilnością wymiarów w szerokim zakresie temperatur,
odpornością chemiczną na większość rozpuszczalników organicznych.
Szybkość sieciowania powinna być odpowiednio skorelowana z szybkością wydzielania się gazowego środka spieniającego. Zbyt gwałtownie wydzielający się gaz, szybko ulatnia się z polimeru i nie uzyskuje się dobrze spienionego produktu. Przy zbyt wolnym wydzielaniu się gazu uzyskuje się piankę o nieodpowiedniej strukturze porów.